Colonización de Marte

La colonización de Marte difiere de las misiones tripuladas de exploración marciana que actualmente llevan a cabo las agencias espaciales públicas, ya que estas últimas buscan enviar humanos para la exploración . ^{[ 6 ] [ 7 ]}

La terminología utilizada para referirse a una posible presencia humana en Marte ha sido objeto de escrutinio desde al menos la década de 2010, ^{[ 4 ]} y la colonización espacial en general desde 1977, como por ejemplo Carl Sagan , quien prefería referirse a los asentamientos en el espacio como ciudades en lugar de colonias debido al colonialismo implícito ; el Departamento de Estado de EE. UU. ya había dejado claro que debía evitarse el uso del término debido a su significado colonialista. ^{[ 8 ]} Hoy en día, se prefiere «asentamiento» por razones similares, tratando de evitar las amplias ^{[ 2 ]} connotaciones sociopolíticas de colonización. ^{[ 1 ]}

Hoy en día, el término es utilizado principalmente por Robert Zubrin y el programa de colonización de Marte de SpaceX , aunque también se utiliza el término Occupy Mars , ^{[ 9 ]} aspirando a una colonia independiente en Marte, a pesar de las limitaciones del derecho espacial internacional . ^{[ 3 ]}

Los módulos de aterrizaje y los vehículos exploradores han explorado con éxito la superficie de Marte y han proporcionado información sobre las condiciones en el suelo. El primer módulo de aterrizaje exitoso, el Viking 1 , aterrizó en el planeta en 1976. ^{[ 10 ]}

Se han propuesto misiones tripuladas a Marte, ^{[ 11 ]} pero nadie ha intentado viajar al planeta, ni ha habido misiones de regreso. La mayoría de los conceptos de misiones humanas tal como los conciben actualmente los programas espaciales gubernamentales nacionales no serían precursores directos de la colonización. Programas como los que están planificando tentativamente la NASA , Roscosmos y la ESA están destinados únicamente a misiones de exploración, siendo posible el establecimiento de una base permanente, pero aún no el objetivo principal. La colonización requiere el establecimiento de hábitats permanentes con potencial de autoexpansión y autosostenibilidad. Dos propuestas iniciales para la construcción de hábitats en Marte son los conceptos Mars Direct y Semi-Direct , defendidos por Robert Zubrin , defensor de la colonización de Marte. ^{[ 12 ]}

En la Cumbre Mundial de Gobiernos de febrero de 2017, los Emiratos Árabes Unidos anunciaron un plan para establecer un asentamiento en Marte para el año 2117, liderado por el Centro Espacial Mohammed bin Rashid . ^{[ 13 ] [ 14 ]}

La gravedad superficial de Marte es solo el 38% de la de la Tierra. Aunque se sabe que la microgravedad causa problemas de salud como pérdida muscular y desmineralización ósea , ^{[ 16 ] [ 17 ]} se desconoce si la gravedad marciana tendría un efecto similar. El Biosatélite de Gravedad de Marte fue un proyecto propuesto para investigar el efecto que la menor gravedad superficial de Marte tendría en los humanos, pero se canceló por falta de financiación. ^{[ 18 ]}

Marte tiene una superficie equivalente al 28,4 % de la de la Tierra, lo que representa solo un poco menos que la superficie terrestre (el 29,2 %). Su radio es la mitad del de la Tierra y su masa es una décima parte. Esto significa que tiene un volumen menor (aproximadamente un 15 %) y una densidad media inferior a la de la Tierra.

Debido a la falta de magnetosfera , los eventos de partículas solares y los rayos cósmicos pueden alcanzar fácilmente la superficie marciana. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

La presión atmosférica en Marte está muy por debajo del límite de Armstrong, que permite la supervivencia humana sin trajes presurizados . Dado que la terraformación no se presenta como una solución a corto plazo, las estructuras habitables en Marte deberían construirse con recipientes presurizados similares a los de las naves espaciales, capaces de soportar una presión de entre 30 y 100  kPa. La atmósfera también es tóxica, ya que está compuesta principalmente de dióxido de carbono ( 95 % , 3 % , nitrógeno, 1,6 % argón y trazas que suman menos del 0,4 % de otros gases, incluido el oxígeno).   

Esta delgada atmósfera no filtra la luz ultravioleta , lo que provoca inestabilidad en los enlaces moleculares entre los átomos. Por ejemplo, el amoníaco (NH₃ ₎ no es estable en la atmósfera marciana y se descompone después de unas horas. ^{[ 22 ]} Además, debido a la delgadez de la atmósfera, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es mucho mayor que en la Tierra, generalmente alrededor de 70  °C. ^{[ 23 ]} Sin embargo, la variación de temperatura diurna/nocturna es mucho menor durante las tormentas de polvo, cuando llega poca luz a la superficie incluso durante el día, y en su lugar calienta la atmósfera media. ^{[ 24 ]}

El agua en Marte es escasa; los rovers Spirit y Opportunity encontraron menos que en el desierto más árido de la Tierra (el desierto de Atacama, en el norte de Chile). ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

El clima es mucho más frío que el de la Tierra, con temperaturas superficiales medias entre 186 y 268 K (−87 y −5 °C) (dependiendo de la estación y la latitud). ^{[ 28 ] [ 29 ]} La temperatura más baja jamás registrada en la Tierra fue de 184 K (−89,2 °C) en la Antártida .   

Debido a que Marte está aproximadamente un 52 % más lejos del Sol que la Tierra, la cantidad de energía solar que ingresa a su atmósfera superior por unidad de área (la constante solar ) es alrededor del 43,3 % de lo que llega a la atmósfera superior de la Tierra. ^{[ 30 ]} Sin embargo, debido a la atmósfera mucho más delgada, una mayor fracción de la energía solar llega a la superficie como radiación. ^{[ 31 ] [ 32 ]} La irradiancia solar máxima en Marte es de aproximadamente 590 W/m² ^en comparación con aproximadamente 1000 W/m² ^en la superficie de la Tierra; las condiciones óptimas en el ecuador marciano se pueden comparar con las de la Isla Devon en el Ártico canadiense en junio. ^{[ 33 ]} La órbita de Marte es más excéntrica que la de la Tierra, lo que aumenta las variaciones de temperatura y de la constante solar a lo largo del año marciano. Marte no tiene lluvia y prácticamente no tiene nubes, por lo que, aunque frío, es permanentemente soleado (excepto durante las tormentas de polvo ). Esto significa que los paneles solares siempre pueden operar a la máxima eficiencia en días libres de polvo.

Las tormentas de polvo globales son comunes durante todo el año y pueden cubrir todo el planeta durante semanas, impidiendo que la luz solar llegue a la superficie. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Se ha observado que esto provoca descensos de temperatura de 4  °C durante varios meses después de la tormenta. ^{[ 36 ]} En contraste, los únicos eventos comparables en la Tierra son las infrecuentes erupciones volcánicas de gran magnitud, como el evento del Krakatoa , que arrojó grandes cantidades de ceniza a la atmósfera en 1883, causando un descenso de la temperatura global de alrededor de 1  °C. Estas tormentas de polvo afectarían la producción de electricidad de los paneles solares durante largos períodos e interferirían con las comunicaciones con la Tierra. ^{[ 24 ]}

El suelo marciano es tóxico debido a concentraciones relativamente altas de cloro y compuestos asociados, como los percloratos , que son peligrosos para todas las formas de vida conocidas, ^{[ 37 ] [ 38 ]} aunque algunos microorganismos halotolerantes podrían ser capaces de hacer frente a concentraciones elevadas de perclorato recurriendo a adaptaciones fisiológicas similares a las observadas en la levadura Debaryomyces hansenii expuesta en experimentos de laboratorio a concentraciones crecientes de NaClO _4. ^{[ 39 ]}

Los percloratos pueden formar un componente clave del propulsor sólido para cohetes, combinándose con otros materiales mediante mezcla acústica resonante. ^{[ 40 ]}

Las plantas y los animales no pueden sobrevivir a las condiciones ambientales de la superficie de Marte. ^{[ 41 ]} Sin embargo, algunos organismos extremófilos que sobreviven en condiciones hostiles en la Tierra han soportado períodos de exposición a entornos que se asemejan a algunas de las condiciones que se encuentran en Marte.

El día marciano (o sol ) tiene una duración similar a la de la Tierra. Un día solar en Marte dura 24 horas, 39 minutos y 35,244 segundos. ^{[ 42 ]}

Marte presenta un entorno hostil para la habitabilidad humana. Se han desarrollado diferentes tecnologías para ayudar en la exploración espacial a largo plazo y podrían adaptarse para la habitabilidad en Marte. El récord actual del vuelo espacial continuo más largo es de 438  días por el cosmonauta Valeri Polyakov , ^{[ 54 ]} y el tiempo acumulado más largo en el espacio es de 1111  días por Oleg Kononenko . El tiempo más largo pasado fuera de la protección del cinturón de radiación de Van Allen de la Tierra es de aproximadamente 12  días para el alunizaje del Apolo 17. Esto es insignificante en comparación con el viaje de 1100 días a Marte y de regreso ^{[ 55 ]} previsto por la NASA para posiblemente tan pronto como en el año 2028. Los científicos también han planteado la hipótesis de que muchas funciones biológicas diferentes pueden verse afectadas negativamente por el entorno de Marte. Debido a los niveles más altos de radiación, hay una multitud de efectos secundarios físicos que deben mitigarse. ^{[ 56 ]} Además, el suelo marciano contiene altos niveles de toxinas que son peligrosas para la salud humana.

Radiación

A pesar de estar mucho más lejos del Sol que la Tierra, Marte recibe cantidades peligrosas de radiación en su superficie. Ha perdido su dinamo interna, lo que le confiere una magnetosfera global más débil que la de la Tierra. Junto con una atmósfera delgada, esto permite que una cantidad significativa de radiación ionizante llegue a la superficie marciana. Existen dos tipos principales de riesgos de radiación al viajar fuera de la protección de la atmósfera y la magnetosfera terrestres: los rayos cósmicos galácticos (RCG) y las partículas energéticas solares . La magnetosfera terrestre protege de las partículas cargadas provenientes del Sol, y la atmósfera protege contra los RCG sin carga y de alta energía. Existen maneras de mitigar la radiación solar, pero sin una atmósfera densa, la única solución al flujo de RCG es un blindaje pesado equivalente a aproximadamente 15 centímetros de acero, 1 metro de roca o 3 metros de agua, lo que obliga a los colonos humanos a vivir bajo tierra la mayor parte del tiempo. ^{[ 62 ]}

La nave espacial Mars Odyssey lleva un instrumento, el Experimento del Entorno de Radiación de Marte (MARIE), para medir la radiación. MARIE descubrió que los niveles de radiación en órbita sobre Marte son 2,5 veces superiores a los de la Estación Espacial Internacional , o mucho más altos que la lluvia radiactiva global combinada de los miles de ensayos de armas nucleares en la Tierra. La dosis diaria promedio fue de aproximadamente 220 μGy (22 mrad), equivalente a 0,08 Gy por año. ^{[ 66 ]} Una exposición de tres años a tales niveles superaría los límites de seguridad actualmente adoptados por la NASA, ^{[ 67 ]} y el riesgo de desarrollar cáncer debido a la exposición a la radiación después de una misión a Marte podría ser el doble de lo que los científicos pensaban anteriormente. ^{[ 68 ] [ 69 ]} Eventos ocasionales de protones solares producen dosis mucho más altas, como se observó en septiembre de 2017, cuando la NASA informó que los niveles de radiación en la superficie de Marte se duplicaron temporalmente y se asociaron con una aurora 25 veces más brillante que cualquiera observada anteriormente, debido a una tormenta solar masiva e inesperada . ^{[ 70 ]} Construir viviendas bajo tierra (posiblemente en tubos de lava marcianos ) reduciría significativamente la exposición de los colonos a la radiación.   

Aún queda mucho por aprender sobre la radiación espacial. En 2003, el Centro Espacial Lyndon B. Johnson de la NASA inauguró el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA , en el Laboratorio Nacional de Brookhaven , que emplea aceleradores de partículas para simular la radiación espacial. La instalación estudia sus efectos en los organismos vivos, además de experimentar con técnicas de blindaje. ^{[ 71 ]} Inicialmente, existían algunas pruebas de que este tipo de radiación crónica de bajo nivel no es tan peligrosa como se pensaba y de que se produce la hormesis por radiación . ^{[ 72 ]} Sin embargo, los resultados de un estudio de 2006 indicaron que los protones de la radiación cósmica pueden causar el doble de daño grave al ADN de lo estimado previamente, exponiendo a los astronautas a un mayor riesgo de cáncer y otras enfermedades. ^{[ 73 ]} Como resultado de la mayor radiación en el entorno marciano, el informe resumido del Comité de Revisión de los Planes de Vuelos Espaciales Tripulados de EE. UU., publicado en 2009, informó que "Marte no es un lugar fácil de visitar con la tecnología existente y sin una inversión sustancial de recursos". ^{[ 73 ]} La NASA está explorando una variedad de técnicas y tecnologías alternativas, como escudos deflectores de plasma, para proteger a los astronautas y las naves espaciales de la radiación. ^{[ 73 ]}

Efectos psicológicos

Debido a los retrasos en las comunicaciones, es necesario desarrollar nuevos protocolos para evaluar la salud psicológica de los miembros de la tripulación. Los investigadores han desarrollado una simulación marciana llamada HI-SEAS (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation) que sitúa a los científicos en un laboratorio marciano simulado para estudiar los efectos psicológicos del aislamiento, las tareas repetitivas y la convivencia en espacios reducidos con otros científicos durante un máximo de un año. Se están desarrollando programas informáticos para ayudar a las tripulaciones con problemas personales e interpersonales ante la ausencia de comunicación directa con profesionales en la Tierra. ^{[ 74 ]}

La terraformación de Marte es el conjunto hipotético de proyectos de ingeniería planetaria que modificarían Marte para permitir la supervivencia de la vida terrestre sin protección ni intervención. Se han presentado propuestas para la terraformación de Marte , pero existe un considerable debate sobre su viabilidad y la ética asociada a ella. ^{[ 75 ]}

No existe consenso sobre el tamaño mínimo viable de una colonia necesario para asegurar que no se produzca endogamia. ^{[ 76 ]} Mediante el modelado matemático del tiempo que las personas dedican al trabajo en una colonia, Jean-Marc Salotti concluyó que el número mínimo para una colonia en Marte es 110. ^{[ 77 ]} Esto es cercano a otros estudios sobre los problemas genéticos involucrados en el viaje más largo a Proxima Centauri b (más de 6000 años). ^{[ 78 ]} Otros estudios, centrados en el asentamiento interestelar, han concluido que las poblaciones mínimas viables o un número deseable de colonos oscilan entre 198 y hasta 10 000. ^{[ 76 ] [ 79 ]} Investigaciones recientes integran la portabilidad institucional y el diseño social, por ejemplo, el tamaño mínimo de una colonia donde se podrían reclutar doce jurados (ninguno de los cuales conoce personalmente al acusado) para celebrar un juicio justo en la colonia. ^{[ 80 ]}

Para ser autosuficiente, una colonia tendría que ser lo suficientemente grande como para proporcionar todos los servicios de vida necesarios. Estos incluyen: ^{[ 77 ]}

• Gestión de ecosistemas : producción de gases apropiados, control de la composición del aire, la presión y la temperatura, recolección y producción de agua, cultivo de alimentos y procesamiento de residuos orgánicos.
• Producción de energía : esto incluye la extracción de metano para vehículos y, si se utilizan células fotovoltaicas para producir energía, esto incluiría la extracción y el procesamiento de silicatos, para complementar o reemplazar cualquier equipo original.
• Industria : extracción y procesamiento de minerales apropiados, fabricación de herramientas y otros objetos; producción de ropa, medicamentos, vidrio, cerámica y plásticos.
• Edificación : incluso si la base se construye antes de la llegada, necesitará adaptaciones frecuentes según la evolución del asentamiento, así como su inevitable reemplazo.
• Actividades sociales : esto incluye la crianza y educación de los hijos, el cuidado de la salud, la preparación de comidas, la limpieza, el lavado, la organización del trabajo y la toma de decisiones. El tiempo dedicado al deporte, la cultura y el entretenimiento puede reducirse, pero no eliminarse.

Marte requiere menos energía por unidad de masa ( delta V ) para llegar desde la Tierra que cualquier otro planeta excepto Venus . Usando una órbita de transferencia de Hohmann , un viaje a Marte requiere aproximadamente nueve meses en el espacio. ^{[ 81 ]} Las trayectorias de transferencia modificadas que reducen el tiempo de viaje a cuatro a siete meses en el espacio son posibles con cantidades incrementales de energía y combustible en comparación con una órbita de transferencia de Hohmann, y son de uso estándar para misiones robóticas a Marte. Acortar el tiempo de viaje por debajo de unos seis meses requiere un delta-v más alto y una cantidad creciente de combustible, y es difícil con cohetes químicos . Podría ser factible con tecnologías avanzadas de propulsión de naves espaciales , algunas de las cuales ya se han probado a diferentes niveles, como el cohete magnetoplasma de impulso específico variable , ^{[ 82 ]} y los cohetes nucleares . En el primer caso, se podría alcanzar un tiempo de viaje de cuarenta días, ^{[ 83 ]} y en el segundo, un tiempo de viaje de aproximadamente dos semanas. ^{[ 12 ]} En 2016, un científico de la Universidad de California, Santa Bárbara, afirmó que era posible reducir el tiempo de viaje de una pequeña sonda robótica a Marte a "tan solo 72 horas" mediante el uso de un sistema de vela propulsada por láser (propulsión fotónica dirigida) en lugar del sistema de propulsión de cohete basado en combustible. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

Durante el viaje, los astronautas estarían expuestos a la radiación , lo que requeriría un sistema de protección. La radiación cósmica y el viento solar causan daños en el ADN, lo que aumenta significativamente el riesgo de cáncer. Se desconoce el efecto de los viajes interplanetarios de larga duración, pero los científicos estiman un riesgo adicional de entre el 1 % y el 19 % (una estimación es del 3,4 %) de que los hombres mueran de cáncer debido a la radiación durante el viaje a Marte y de regreso a la Tierra. Para las mujeres, la probabilidad es mayor debido a que sus tejidos glandulares suelen ser más grandes. ^{[ 86 ]}

Marte tiene una gravedad superficial 0,38 veces mayor que la de la Tierra, y la densidad de su atmósfera es aproximadamente el 0,6 % de la terrestre. ^{[ 87 ]} La gravedad relativamente fuerte y la presencia de efectos aerodinámicos dificultan el aterrizaje de naves espaciales tripuladas pesadas utilizando únicamente propulsores, como se hizo en los alunizajes del Apolo . Sin embargo, la atmósfera es demasiado tenue para que los efectos aerodinámicos sean de gran ayuda en el frenado atmosférico y el aterrizaje de un vehículo grande. El aterrizaje de misiones tripuladas en Marte requeriría sistemas de frenado y aterrizaje diferentes a los utilizados para aterrizar naves espaciales tripuladas en la Luna o misiones robóticas en Marte. ^{[ 88 ]}

Si se supone que se dispondrá de material de construcción de nanotubos de carbono con una resistencia de 130 GPa (19 000 000 psi), entonces se podría construir un ascensor espacial para aterrizar personas y materiales en Marte. ^{[ 89 ]} También se ha propuesto un ascensor espacial en Fobos (una luna de Marte). ^{[ 90 ]}  

Para funcionar, la colonia necesitaría los servicios básicos para sustentar la civilización humana. Estos tendrían que estar diseñados para soportar el duro entorno marciano y tendrían que ser utilizables con un traje de EVA (actividad extravehicular) o estar alojados dentro de un entorno habitable para humanos. Por ejemplo, si los sistemas de generación de electricidad dependen de la energía solar, también se necesitarán grandes instalaciones de almacenamiento de energía para cubrir los períodos en que las tormentas de polvo bloqueen el sol, y podrían ser necesarios sistemas automáticos de eliminación de polvo para evitar la exposición humana a las condiciones de la superficie. ^{[ 36 ]} Si la colonia va a crecer más allá de unas pocas personas, los sistemas también deberán maximizar el uso de los recursos locales para reducir la necesidad de reabastecimiento desde la Tierra, por ejemplo, reciclando agua y oxígeno y adaptándose para utilizar cualquier agua que se encuentre en Marte, cualquiera que sea su forma.

Las comunicaciones con la Tierra son relativamente sencillas durante el medio sol , cuando la Tierra se encuentra sobre el horizonte marciano. La NASA y la ESA incluyeron equipos de retransmisión de comunicaciones en varias de las sondas orbitales de Marte, por lo que Marte ya cuenta con satélites de comunicaciones . Si bien estos se desgastarán con el tiempo, es probable que se lancen sondas orbitales adicionales con capacidad de retransmisión de comunicaciones antes de que se inicien las expediciones de colonización.

El retardo de comunicación unidireccional debido a la velocidad de la luz varía desde aproximadamente 3 minutos en el acercamiento más cercano (aproximado por el perihelio de Marte menos el afelio de la Tierra) hasta 22  minutos en la conjunción superior más grande posible (aproximado por el afelio de Marte más el afelio de la Tierra). La comunicación en tiempo real, como las conversaciones telefónicas o el chat de retransmisión por Internet , entre la Tierra y Marte sería impracticable debido a los largos retrasos involucrados. La NASA ha descubierto que la comunicación directa puede bloquearse durante aproximadamente dos semanas en cada período sinódico , alrededor del momento de la conjunción superior , cuando el Sol está directamente entre Marte y la Tierra, ^{[ 95 ]} aunque la duración real del apagón de comunicaciones varía de una misión a otra dependiendo de varios factores, como la cantidad de margen de enlace diseñado en el sistema de comunicaciones y la tasa de datos mínima aceptable desde el punto de vista de la misión. En realidad, la mayoría de las misiones a Marte han tenido períodos de apagón de comunicaciones del orden de un mes. ^{[ 96 ]}

Un satélite en el punto lagrangiano Tierra-Sol _L4 o L5 podría servir como repetidor durante este período para resolver el problema _del apagón de comunicaciones; incluso una constelación de satélites de comunicaciones sería un gasto menor en el contexto de un programa de colonización completo. Sin embargo, el tamaño y la potencia del equipo necesario para estas distancias hacen que las ubicaciones L4 y L5 no sean realistas para estaciones repetidoras, y la estabilidad inherente de estas regiones, aunque beneficiosa en términos de mantenimiento de posición, también atrae polvo y asteroides, lo que podría representar un riesgo. ^{[ 97 ]} A pesar de esa preocupación, las sondas STEREO pasaron por las regiones L4 y L5 sin daños a finales de 2009.

Un trabajo reciente del Laboratorio de Conceptos Espaciales Avanzados de la Universidad de Strathclyde , en colaboración con la Agencia Espacial Europea , ha propuesto una arquitectura de retransmisión alternativa basada en órbitas altamente no keplerianas . Estas son un tipo especial de órbita producida cuando la propulsión continua de bajo empuje, como la producida por un motor iónico o una vela solar , modifica la trayectoria natural de una nave espacial. Dicha órbita permitiría comunicaciones continuas durante la conjunción solar al permitir que una nave espacial de retransmisión "se mantenga suspendida" sobre Marte, fuera del plano orbital de los dos planetas. ^{[ 98 ]} Esta retransmisión evita los problemas de los satélites estacionados en L4 o L5 al estar significativamente más cerca de la superficie de Marte, manteniendo al mismo tiempo una comunicación continua entre los dos planetas.

El auge de los vehículos de lanzamiento reutilizables en la década de 2020 ha reducido sustancialmente el costo de acceso al espacio. Con un precio publicado de US$62 millones por lanzamiento de hasta 22.800 kg (50.300 lb) de carga útil a la órbita terrestre baja o 4.020 kg (8.860 lb) a Marte, ^{[ 104 ]} los cohetes Falcon 9 de SpaceX ya son los "más baratos de la industria". ^{[ 105 ]} La reutilización de SpaceX incluye el Falcon Heavy y futuros vehículos de lanzamiento basados ​​en metano, incluido el Starship . SpaceX tuvo éxito en el desarrollo de la tecnología reutilizable con el Falcon 9 y el Falcon Heavy y, a partir de abril de 2024, estaba avanzando rápidamente hacia la reutilización del Starship. Se espera que esto "tenga un gran impacto en el costo de acceso al espacio" y cambie el mercado cada vez más competitivo de los servicios de lanzamiento espacial. ^{[ 106 ] [ 107 ]}    

Entre los enfoques de financiación alternativos podría incluirse la creación de premios de incentivo . Por ejemplo, la Comisión Presidencial de 2004 sobre la Implementación de la Política de Exploración Espacial de Estados Unidos sugirió que se estableciera un concurso de premios de incentivo, quizás por parte del gobierno, para el logro de la colonización espacial. Un ejemplo propuesto fue ofrecer un premio a la primera organización que lograra enviar humanos a la Luna y mantenerlos durante un período determinado antes de su regreso a la Tierra. ^{[ 108 ]}

No se han recopilado pruebas de la existencia de recursos abundantes en Marte que tengan valor para la Tierra. ^{[ 76 ]} La distancia entre Marte y la Tierra supondría un desafío considerable para el posible comercio entre los planetas. ^{[ 76 ]}

Algunas colonias marcianas tempranas podrían especializarse en el desarrollo de recursos locales para el consumo marciano, como agua y/o hielo. Los recursos locales también pueden utilizarse en la construcción de infraestructuras. ^{[ 109 ]} Una fuente de mineral marciano actualmente conocida es el hierro metálico en forma de meteoritos de níquel-hierro . El hierro en esta forma se extrae más fácilmente que de los óxidos de hierro que cubren el planeta.

Otro bien comercial intermarciano durante la colonización podría ser el estiércol, ^{[ 110 ]} ya que el suelo será muy pobre para el cultivo de plantas.

La energía solar es una candidata para abastecer de energía a una colonia marciana. La insolación solar (la cantidad de radiación solar que llega a Marte) es aproximadamente el 42 % de la que llega a la Tierra, ya que Marte se encuentra un 52 % más lejos del Sol y la insolación disminuye con el cuadrado de la distancia . Sin embargo, la delgada atmósfera de Marte permitiría que casi toda esa energía llegara a la superficie, en comparación con la Tierra, donde la atmósfera absorbe aproximadamente una cuarta parte de la radiación solar. La luz solar en la superficie de Marte sería muy similar a la de un día moderadamente nublado en la Tierra. ^{[ 111 ]}

La minería en Marte se suele considerar parte de la utilización de recursos in situ (ISRU, por sus siglas en inglés), en la que los materiales locales se procesarían para su uso por un asentamiento en lugar de exportarse a la Tierra. Entre los recursos candidatos se incluyen el hielo de agua , el dióxido de carbono atmosférico , el regolito , los minerales arcillosos , la sílice , los sulfatos , los percloratos , los óxidos de hierro y los meteoritos metálicos de hierro-níquel . ^{[ 112 ] [ 113 ]} El principal valor económico de dicha extracción sería la reducción de la cantidad de material lanzado desde la Tierra mediante la producción en Marte de consumibles, materiales de construcción, blindaje, repuestos y materias primas industriales.

La extracción temprana de recursos probablemente se centraría en recursos volátiles y materiales de construcción a granel. El hielo de agua podría procesarse para obtener agua potable, oxígeno e hidrógeno , mientras que el dióxido de carbono de la atmósfera marciana podría usarse para producir oxígeno o, en combinación con hidrógeno, metano como combustible. ^{[ 112 ]} El experimento Mars Oxygen ISRU (MOXIE) a bordo del rover Perseverance demostró la producción de oxígeno a partir del dióxido de carbono atmosférico marciano, una tecnología relevante tanto para el soporte vital como para la producción de propulsores de cohetes. ^{[ 114 ] [ 115 ]} El regolito y la roca también podrían usarse para blindaje contra la radiación , ladrillos , cerámica , vidrio y estructuras impresas en 3D . ^{[ 112 ]}

La extracción de metales sería más difícil, pero podría volverse importante para un asentamiento más grande. Se ha propuesto el hierro metálico en meteoritos de hierro-níquel como una fuente relativamente accesible de acero en Marte porque ya está presente en forma metálica reducida, a diferencia del hierro oxidado común en los materiales de la superficie marciana. ^{[ 116 ]} Evaluaciones más recientes han sugerido que Marte puede contener depósitos potencialmente útiles como sulfuros de níquel - cobre - metales del grupo del platino , depósitos que contienen cobre y arenas de minerales pesados, aunque el tamaño, la ley, la accesibilidad y la recuperabilidad práctica de dichos depósitos siguen siendo inciertos. ^{[ 117 ] [ 113 ]} Debido a que muchos depósitos de minerales terrestres se forman a través de procesos geológicos que están ausentes o limitados en Marte, como la tectónica de placas a largo plazo , los conceptos de minería marciana siguen siendo especulativos y requerirían una mayor prospección robótica antes de que se pudiera planificar un uso industrial a gran escala. ^{[ 117 ]}

Se ha propuesto establecer una primera base en un polo marciano, lo que permitiría el acceso al agua. ^{[ 125 ]}

Las cuevas proporcionarían naturalmente cierto grado de aislamiento de los peligros marcianos para los humanos en el planeta. ^{[ 126 ]} Estos peligros incluyen la radiación, los impactos de asteroides y la amplia gama de temperaturas en la superficie. ^{[ 126 ]}

La misión Mars Odyssey descubrió lo que parecen ser cuevas naturales cerca del volcán Arsia Mons . Se ha especulado que los colonos podrían beneficiarse del refugio que estas estructuras, o similares, podrían proporcionar contra la radiación y los micrometeoritos. También se sospecha la existencia de energía geotérmica en las regiones ecuatoriales. ^{[ 127 ]}

Un equipo de investigadores que presentó en la conferencia Geological Society of America Connects 2022 identificó unas 139 cuevas que merecen ser exploradas como posibles refugios. ^{[ 126 ]} Cada una se encontraba a menos de 100 km (60 millas) de un lugar ideal para ser utilizado como sitio de aterrizaje y había sido fotografiada en alta resolución por HiRISE . ^{[ 126 ]} 

Se han localizado varias posibles claraboyas de tubos de lava marcianos en los flancos de Arsia Mons. Ejemplos terrestres indican que algunas deberían tener largos pasajes que ofrezcan protección completa contra la radiación y ser relativamente fáciles de sellar utilizando materiales disponibles en el lugar, especialmente en pequeñas subsecciones. ^{[ 128 ]}

Hellas Planitia es la llanura más baja situada por debajo del nivel geodésico marciano . La presión atmosférica es relativamente más alta en este lugar en comparación con el resto de Marte.

Las naves espaciales robóticas a Marte deben estar esterilizadas, tener como máximo 300.000 esporas en el exterior de la nave, y estar esterilizadas más a fondo si entran en contacto con "regiones especiales" que contienen agua, ^{[ 130 ] [ 131 ]} de lo contrario existe el riesgo de contaminar no solo los experimentos de detección de vida sino posiblemente el planeta mismo.

Es imposible esterilizar las misiones humanas a este nivel, ya que los humanos albergan típicamente cien billones de microorganismos de miles de especies del microbioma humano , y estos no pueden eliminarse preservando la vida humana. La contención parece la única opción, pero representa un gran desafío en caso de un aterrizaje forzoso (es decir, un accidente). ^{[ 132 ]} Se han realizado varios talleres planetarios sobre este tema, pero aún no se han elaborado directrices definitivas. ^{[ 133 ]} Los exploradores humanos también serían vulnerables a la contaminación de regreso a la Tierra si se convirtieran en portadores de microorganismos en caso de que Marte tuviera vida. ^{[ 134 ]}

La colonización espacial en general se ha analizado como una continuación del imperialismo y el colonialismo , ^{[ 152 ]} especialmente en lo que respecta a la toma de decisiones coloniales en Marte, las razones del trabajo colonial ^{[ 153 ]} y la explotación de la tierra han sido cuestionadas desde una perspectiva poscolonial . Ante la necesidad de una participación e implementación inclusivas ^{[ 154 ]} y democráticas en cualquier exploración espacial y marciana, infraestructura o colonización, muchos han exigido reformas sociológicas drásticas y garantías para prevenir el racismo, el sexismo y otras formas de prejuicio. ^{[ 155 ]}

La narrativa de la exploración espacial como una " Nueva Frontera " ha sido criticada como una continuación irreflexiva del colonialismo de asentamiento y el destino manifiesto , perpetuando la narrativa de la exploración colonial como fundamental para la supuesta naturaleza humana . ^{[ 156 ] [ 157 ] [ 158 ]}

La perspectiva predominante de la colonización territorial en el espacio se ha denominado surfacismo , especialmente al comparar la defensa de la colonización de Marte con la de Venus . ^{[ 159 ] [ 160 ]}

Un posible desafío ético al que podrían enfrentarse los viajeros espaciales es el del embarazo durante el viaje. Según las políticas de la NASA, está prohibido que los miembros de la tripulación mantengan relaciones sexuales en el espacio , basándose en el principio de que deben tratarse como compañeros de trabajo en un entorno profesional. Una mujer embarazada a bordo de una nave espacial supondría un riesgo adicional para ella misma y para todos los demás a bordo. Tanto la mujer embarazada como el niño necesitarían una nutrición adicional de las raciones a bordo, así como cuidados y atención especiales. El embarazo afectaría a las funciones y capacidades de la tripulante embarazada. Aún no se sabe con certeza cómo el entorno de una nave espacial afectaría al desarrollo de un niño a bordo. Sin embargo, se sabe que un feto sería más susceptible a la radiación solar en el espacio, lo que probablemente tendría un efecto negativo en sus células y genética. ^{[ 161 ]} Durante un largo viaje a Marte, es probable que los miembros de una nave mantengan relaciones sexuales debido a su entorno estresante y aislado. ^{[ 162 ]}